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Preparação e caracterização de biocarvões ativados magnéticos derivados de biomassa de oliva para a remoção do antibiótico ciprofloxacino de soluções aquosas
dc.creator | Rodrigues, Daniel Lucas Costa | |
dc.date.accessioned | 2025-04-09T18:50:57Z | |
dc.date.available | 2025-04-09T18:50:57Z | |
dc.date.issued | 2024-12-18 | |
dc.identifier.citation | RODRIGUES, Daniel Lucas Costa. Preparação e caracterização de biocarvões ativados magnéticos derivados de biomassa de oliva para a remoção do antibiótico ciprofloxacino de soluções aquosas. 2024. 119f. Tese (Doutorado) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. Centro de Desenvolvimento Tecnológico. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/15626 | |
dc.description.abstract | The search for sustainable solutions in wastewater treatment requires exploring innovative precursors for the production of activated biochars. This study synthesized magnetic activated biochars (BOMs) with specific surface areas of 743.6 and 595.2 m² g⁻¹ and coercivities ranging from 22.6 to 24.2 Oe, using a rapid one-step method combining chemical activation with microwave-assisted pyrolysis. Olive biomass (OB) was used as the carbon source, while ZnCl₂ and NiCl₂ (in proportions of 1:1:1 for BOM-1 and 1:1:1.5 for BOM-1.5) were used as the activating and magnetic agents. The resulting magnetic biochars (BOMs) were characterized using scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy (SEM-EDS), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), N₂ adsorption/desorption analysis, vibrating sample magnetometry (VSM), pH at the point of zero charge (pHPZC), and isoelectric point (IP) measurements. These analyses revealed distinct structural and textural properties influenced by the proportions of magnetic agents. Furthermore, the interactions between the BOMs and the antibiotic ciprofloxacin (CP) were evaluated through batch adsorption experiments. The kinetic experimental data were best fitted to the nonlinear Avrami fractional-order model. The MOBs exhibited rapid adsorption kinetics, with t₀.₉₅ = 44.31 min for BOM-1 when the initial concentration (C₀) was 80 mg L⁻¹. The equivalent value for BOM-1.5 (t₀.₉₅) was 82.11 min when C₀ = 80 mg L⁻¹. The nonlinear Liu isotherm model indicated slightly higher maximum adsorption capacities for BOM-1 (218.44 mg g⁻¹) compared to BOM-1.5 (216.76 mg g⁻¹). Spectroscopic, adsorption, and thermodynamic studies confirmed an endothermic and spontaneous adsorption process governed by physisorption, including hydrogen bonding and π-π interactions. This work paves the way for a greener future in wastewater treatment by demonstrating the potential of olive biomass as a raw material for producing magnetic activated biochar, which can be easily removed from the solution using an external magnetic field. Finally, it is worth highlighting that this study aligns with the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs), specifically SDG 6, "Clean Water and Sanitation," which aims to improve global water quality; SDG 14, "Life Below Water"; and SDG 15, "Life on Land," by addressing the harmful impacts of contaminants on aquatic and terrestrial ecosystems, promoting biodiversity preservation, and encouraging the sustainable use of natural resources. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Biomassa de oliva | pt_BR |
dc.subject | Nanocompósitos | pt_BR |
dc.subject | Pirólise em uma única etapa | pt_BR |
dc.subject | Mecanismo de interação | pt_BR |
dc.subject | Contaminantes de preocupação emergente | pt_BR |
dc.subject | Olive biomass | pt_BR |
dc.subject | Nanocomposites | pt_BR |
dc.subject | Single-step pyrolysis | pt_BR |
dc.subject | Interaction mechanism | pt_BR |
dc.subject | Contaminants of emerging concern | pt_BR |
dc.title | Preparação e caracterização de biocarvões ativados magnéticos derivados de biomassa de oliva para a remoção do antibiótico ciprofloxacino de soluções aquosas | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/8507689474584588 | pt_BR |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0001-9463-3535 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/4817691053221537 | pt_BR |
dc.description.resumo | A por soluções busca sustentáveis no tratamento de efluentes exige a exploração de precursores inovadores para a produção de biocarvões ativados. Este estudo sintetizou biocarvões ativados magnéticos (BOMs) com áreas de superfície específicas de 743,6 e 595,2 m² g⁻¹ e coercitividades entre 22,6 e 24,2 Oe, utilizando um método rápido de ativação química associada com pirólise assistida por micro-ondas em uma única etapa. A biomassa de oliva (BO) foi empregada como fonte de carbono, enquanto ZnCl₂ e NiCl₂ (nas proporções de 1:1:1 para BOM-1 e 1:1:1,5 para BOM-1.5) foram utilizados como agentes ativador e magnético. Os BOMs resultantes foram caracterizados por técnicas de microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia de energia dispersiva (MEV-EDS), espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), difração de raios X (DRX), adsorção/dessorção de N₂, magnetômetro de amostra vibrante (VSM), pH no ponto de carga zero (pHPZC) e ponto isoelétrico (PI), revelando propriedades estruturais e texturais distintas influenciadas pelas proporções dos agentes magnéticos. Além disso, as interações dos BOMs com o antibiótico ciprofloxacina (CP) foram avaliadas através do processo de adsorção em batelada. Os dados experimentais cinéticos foram melhores ajustados ao modelo não linear de ordem fracionária de Avrami. Os BOMs apresentaram rápida cinética de adsorção com t0,95 = 44,31 min para BOM-1 quando a concentração inicial (C0) foi de 80 mg L-1 . O valor equivalente para BOM-1.5 (t0,95) foi de 82.11 min quando C0 = 80 mg L-1 . O modelo não linear de isoterma de Liu indicou capacidades de adsorção máximas ligeiramente superiores para BOM-1 (218,44 mg g⁻¹) em comparação com BOM-1.5 (216,76 mg g⁻¹). Estudos espectroscópicos, de adsorção e termodinâmicos confirmaram um processo de adsorção endotérmico e espontâneo, governado por fisissorção, incluindo ligações de hidrogênio e interações π-π. Este trabalho abre caminho para um futuro mais verde no tratamento de efluentes, ao demonstrar o potencial da biomassa de oliva como matéria-prima para a produção de biocarvão ativado magnético, que pode ser facilmente removido da solução usando um campo magnético externo. Por fim, destaca-se que o presente trabalho está alinhado com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) das Nações Unidas, especificamente o ODS 6, "Água Limpa e Saneamento", que visa melhorar a qualidade global da água; o ODS 14, "Vida na Água"; e o ODS 15, "Vida Terrestre", ao abordar os impactos prejudiciais de contaminantes nos ecossistemas aquáticos e terrestres, promovendo a preservação da biodiversidade e incentivando o uso sustentável dos recursos naturais. | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Machado, Fernando Machado | |
dc.subject.cnpq1 | ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA | pt_BR |
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